高精度快速定位音圈马达驱动芯片关键技术研究
发布时间：2022-11-06 18:45
随着便携式电子产品的飞速发展,作为电子产品与人视觉相联系的纽带,摄像头模组已经成为电子产品应用最广泛的组件之一。目前绝大部分自动对焦拍照手机都使用音圈马达带动镜头移动,以实现自动对焦。音圈马达属于一种特殊的线性直流电机,是一种能将电能转化为直线或者圆弧运动机械能而不需要任何中间转换机构的传动装置,由于其高速、体积小、结构简单等优点,已成为手机等电子产品自动聚焦摄像模组的首选。音圈马达是二阶小阻尼系数负载的典型代表,直接驱动会导致其位移稳定时间长,在稳定点附近做衰减振荡,严重影响了人的视觉体验。本文对高精度、快速定位音圈马达驱动芯片进行研究,提出一个模型、一种方法和两类新电路:提出包含音圈马达位移变化量的电学和力学统一模型,建立二阶小阻尼系数负载快速补偿驱动方法,并提出一种高精度的曲率补偿基准源电路和一种新型高精度迟滞比较器。其主要创新点如下:（1）提出包含空间位移变化量的电学和力学统一模型。通过音圈马达的力学平衡方程和电学平衡方程分析,引入RLC电路和电流控制电压源电路,将音圈马达位移的变化等效为RLC电路电容端电压变化,实现电压量与位移量的数学变换,建立空间位移变化量的电学和力学统一...
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 音圈马达现状与发展趋势
1.2.1 开环控制音圈马达
1.2.2 闭环控制音圈马达
1.2.3 光学防抖音圈马达
1.2.4 音圈马达发展趋势
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 音圈马达变换模型与补偿驱动法
2.1 音圈马达变换模型
2.1.1 电学平衡
2.1.2 机械力学平衡
2.1.3 电学和机械力学的统一模型
2.1.4 统一模型的仿真验证
2.2 音圈马达开环补偿驱动法
2.2.1 小阻尼系数二阶系统
2.2.2 二阶系统快速补偿驱动法
2.2.3 二阶系统准斜坡阶跃信号响应
2.2.4 电流整形技术
2.3 本章小结
第三章 高精度输出电流策略与驱动芯片设计
3.1 驱动芯片整体电路设计
3.1.1 驱动芯片整体功能描述
3.1.2 驱动芯片电路架构和工作原理
3.2 高精度基准电压源
3.2.1 传统基准电压源
3.2.2 新型高精度基准电压源
3.2.3 高精度基准电压源仿真结果与讨论
3.3 新型高精度迟滞比较器
3.3.1 传统迟滞比较器
3.3.2 补偿电流源型迟滞比较器
3.3.3 新型高精度迟滞比较器仿真结果与讨论
3.4 高精度输出电流策略
3.4.1 H桥驱动电路讨论
3.4.2 数模转换器与电阻网络的匹配
3.4.3 失调电压消除技术讨论
3.4.4 失调电压预估和电流校准
3.5 本章小结
第四章 驱动电路芯片测试验证和兼容性设计
4.1 驱动电路芯片的测试验证
4.1.1 驱动电路芯片的版图布局
4.1.2 驱动电路芯片的测试结果
4.2 驱动电路的兼容性设计
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种10 bit 50 MSps分段式电流舵DAC设计[J]. 吴晓宇,杨兵,武锦,吴旦昱. 北方工业大学学报. 2019(02)
[2]微型音圈电机在手机摄像模组中的应用[J]. 李翁衡,卢琴芬. 微电机. 2018(07)
[3]一种基于斩波技术的轨到轨运算放大器的分析与设计[J]. 王丹,郭桂良,姜宇,吕英杰,阎跃鹏. 微电子学与计算机. 2017(10)
[4]权电容DAC状态转换速度估计方法[J]. 蒋昊,侯建军,李哲英. 北京交通大学学报. 2017(02)
[5]一种滞回比较器设计[J]. 薛腾飞,朱江,乔明. 电子与封装. 2015(03)
[6]嵌入式自动聚焦摄像模组控制系统的设计[J]. 马建设,李合银,程雪岷,林家用,张志清. 光学精密工程. 2012(10)
[7]音圈电机研究及应用综述[J]. 兴连国,周惠兴,侯书林,曹荣敏. 微电机. 2011(08)
[8]音圈直线电动机设计、控制及应用综述[J]. 常雪峰,陈幼平,艾武,周祖德. 微电机. 2008(11)
[9]CMOS斩波稳定放大器的分析与研究[J]. 杨银堂,贺斌,朱樟明. 电子器件. 2005(01)
[10]基于斩波技术的CMOS运算放大器失调电压的消除设计[J]. 吴孙桃,林凡,郭东辉,李静. 半导体技术. 2003(08)
博士论文
[1]高速高精度电流舵型数模转换器关键技术研究[D]. 汤华莲.西安电子科技大学 2014
硕士论文
[1]10位Unary-R-2R型DAC性能研究与设计[D]. 贾伟泉.西安电子科技大学 2015
[2]一种8位高精度、低功耗DAC的设计[D]. 黄太平.电子科技大学 2005
本文编号：3704026
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 音圈马达现状与发展趋势
1.2.1 开环控制音圈马达
1.2.2 闭环控制音圈马达
1.2.3 光学防抖音圈马达
1.2.4 音圈马达发展趋势
1.3 本文的主要贡献与创新
1.4 本论文的结构安排
第二章 音圈马达变换模型与补偿驱动法
2.1 音圈马达变换模型
2.1.1 电学平衡
2.1.2 机械力学平衡
2.1.3 电学和机械力学的统一模型
2.1.4 统一模型的仿真验证
2.2 音圈马达开环补偿驱动法
2.2.1 小阻尼系数二阶系统
2.2.2 二阶系统快速补偿驱动法
2.2.3 二阶系统准斜坡阶跃信号响应
2.2.4 电流整形技术
2.3 本章小结
第三章 高精度输出电流策略与驱动芯片设计
3.1 驱动芯片整体电路设计
3.1.1 驱动芯片整体功能描述
3.1.2 驱动芯片电路架构和工作原理
3.2 高精度基准电压源
3.2.1 传统基准电压源
3.2.2 新型高精度基准电压源
3.2.3 高精度基准电压源仿真结果与讨论
3.3 新型高精度迟滞比较器
3.3.1 传统迟滞比较器
3.3.2 补偿电流源型迟滞比较器
3.3.3 新型高精度迟滞比较器仿真结果与讨论
3.4 高精度输出电流策略
3.4.1 H桥驱动电路讨论
3.4.2 数模转换器与电阻网络的匹配
3.4.3 失调电压消除技术讨论
3.4.4 失调电压预估和电流校准
3.5 本章小结
第四章 驱动电路芯片测试验证和兼容性设计
4.1 驱动电路芯片的测试验证
4.1.1 驱动电路芯片的版图布局
4.1.2 驱动电路芯片的测试结果
4.2 驱动电路的兼容性设计
4.3 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种10 bit 50 MSps分段式电流舵DAC设计[J]. 吴晓宇,杨兵,武锦,吴旦昱. 北方工业大学学报. 2019(02)
[2]微型音圈电机在手机摄像模组中的应用[J]. 李翁衡,卢琴芬. 微电机. 2018(07)
[3]一种基于斩波技术的轨到轨运算放大器的分析与设计[J]. 王丹,郭桂良,姜宇,吕英杰,阎跃鹏. 微电子学与计算机. 2017(10)
[4]权电容DAC状态转换速度估计方法[J]. 蒋昊,侯建军,李哲英. 北京交通大学学报. 2017(02)
[5]一种滞回比较器设计[J]. 薛腾飞,朱江,乔明. 电子与封装. 2015(03)
[6]嵌入式自动聚焦摄像模组控制系统的设计[J]. 马建设,李合银,程雪岷,林家用,张志清. 光学精密工程. 2012(10)
[7]音圈电机研究及应用综述[J]. 兴连国,周惠兴,侯书林,曹荣敏. 微电机. 2011(08)
[8]音圈直线电动机设计、控制及应用综述[J]. 常雪峰,陈幼平,艾武,周祖德. 微电机. 2008(11)
[9]CMOS斩波稳定放大器的分析与研究[J]. 杨银堂,贺斌,朱樟明. 电子器件. 2005(01)
[10]基于斩波技术的CMOS运算放大器失调电压的消除设计[J]. 吴孙桃,林凡,郭东辉,李静. 半导体技术. 2003(08)
博士论文
[1]高速高精度电流舵型数模转换器关键技术研究[D]. 汤华莲.西安电子科技大学 2014
硕士论文
[1]10位Unary-R-2R型DAC性能研究与设计[D]. 贾伟泉.西安电子科技大学 2015
[2]一种8位高精度、低功耗DAC的设计[D]. 黄太平.电子科技大学 2005
本文编号：3704026
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